温室植物生长环境参数自动检测系统的软件设计(附件)
通过对国内外目前温室发展情况的研究和分析，发现传统温室种植效率低下，人工重复劳动，效果不理想，而且种植大都依赖于农民往年的经验。经过控制技术和通信技术的迅速发展，我认为自动化控制和无线控制是温室种植未来必然发展趋势，因此提出设计一种关于温度、湿度和光照的温室植物环境参数自动检测系统。本设计以单片机为控制核心，通过传感器实时采集温室现场环境，通过无线通讯传输数据，经过单片机的分析控制决定调用哪些执行模块改善环境，同时设计了人机交互界面和报警模块，方便用户根据实际情况设定温室植物最佳生长环境。关键词 温室，单片机，温湿度传感器，光照，无线，自动检测控制
目 录
1 绪论 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.2 国内外温室发展现状及分析 1
1.3 课题研究的启发 2
2 系统整体方案设计 3
2.1 系统整体结构设计 3
2.2 系统方案的选择 4
2.3 系统设计原则 5
3 系统硬件设计 5
3.1 硬件整体设计 5
3.2 单片机设计 6
4 系统软件设计 7
4.1 系统总体设计 7
4.2 主机模块 8
4.3 从机模块 21
4.4 无线模块 27
5 软硬件联调 33
5.1 软件仿真 33
5.2 软件下载 35
5.3 软硬件联调 36
结 论 39
致 谢 40
参 考 文 献 41
附录A 主机原理图 42
附录B 从机原理图 43
附录C 实物图 44
附录D 系统程序 45
1 绪论
1.1 研究的背景及意义
随着我国现代科技的快速发展，高新科技的广泛应用也推动着农业技术的高速发展，农民种植不再完全依赖于天气和地理位置，而是使用温室大棚进行种植，通过人工干预，为种植对象提供合适的光照、温度、湿度、空气等条件，这不仅可以生产反季节果蔬，摆脱自然环境的限制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，还可以进行高效、优质的自动化生产，减少了人工重复作业，实现高效密集自动化种植[1~2]。温室种植是农业科技现代化发展的必然趋势，它的提出对于农业的生产也具有重要的意义。
作为农业生产的新技术，温室种植技术不仅给农民带来便利，也对植物生长过程中的环境控制提出了更高标准的要求。本课题为了推广现代化温室种植，对温室内环境因素进行自动控制，使温室作物可以在适宜的条件下生长，并根据不同作物生长的实际情况调节相应的环境设定参数，使植物生长能够不受时间和地理位置的限制，增加了种植的灵活度，给人们带来了极大的便利。因此，温室植物生长环境参数自动检测系统的研究具有深远的意义。
1.2 国内外温室发展现状及分析
多种研究实验表明，影响温室植物生长的关键因素主要包括温度、湿度、光照等。 这些温室环境因素都与温室植物的生长状态密不可分，在作物种植过程中，为了使植物能够按照我们期望的趋势生长，我们可以通过调节温室内的各项环境因子来实现，多年来，国内外专业人士已经在这些方面进行了大量的研究。
在温湿度调控方面，保证温室内温度和湿度都维持在恒定的范围内，这一直是各国在农业研究上的重点。在冬季温室保温保湿方面，国外农业发展较好的国家都已经根据各自国家的不同气候特点制定了对应的温室保温策略。其中北欧国家例如荷兰和英国，由于气候大多寒冷，多采用玻璃作为温室的主要材料，并配备相应加湿加温设备；法国、德国等南欧国家和日本、韩国等亚洲国家多使用塑料作为温室的主要材料，并且使用双层覆盖、保温幕的供暖系统实现保温；中国在借鉴国外现有的经验并结合我国的国情设计了符合我国北方地区实际情况，使用日光温室，不仅具有保温性能好的特点，还减少了投资成本，便于大面积的推广应用[3~4]。
而在人工补光方面，国外温室植物补光系统的发展也具有鲜明的特点，这方面发展走在前沿的国家有美国、荷兰、日本等。早在20世纪60年代，美国就着手研制了专用的植物生长灯，不仅由不同波段的光线组成，而且已经用于对提高番茄和豆类的产量进行相关的研究，目前美国已经开始大力的推广LED植物补光灯进行人工补光；荷兰对温室植物补光的研究大多应用于花卉的种植，并且开发了发光光谱与植物生长所需光谱相符合的植物补光灯，大大提高了花卉类植物的观赏性；日本也开发了新的温室植物补光光源，均能发出具有特定波长的光线，比如半导体激光光源、电照补光灯、发光二极管补光灯等[5]，都能有效的促进温室植物的生长。目前，我国国内温室大都采用的补光光源有日光灯、白炽灯、高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯等，随着半导体科技的迅速发展，LED补光灯以其稳定性高、体积小巧、节能环保、寿命长等优点，正在受到人们越来越多的重视，但因为成本较高，还未能得到大面积推广[6]，不过相信在不久的将来可以大大降低成本实现推广，LED补光大面积应用于植物补光领域是未来农业的必然趋势。
综上所述，通过对国内外温室植物生长环境参数控制技术研究现状的分析，指向了本论文的研究目的，设计一种温室植物生长环境参数自动检测系统，可以在一定范围内自动控制温室植物生长过程中温度、湿度、光照等关键要素，为植物的生长提供合适的环境条件，实现自动化智能调控。
1.3 课题研究的启发
尽管近年来温室种植农业发展迅速，但是需要通过各种传感器采集例如温度、湿度、光照、空气等信息，实现自动化监控。并且传统温室种植检测系统与控制系统之间多采用有线连接，布线复杂，容易造成温室内线材交错、布控不便、维护困难等问题。而无线传输技术被认为是满足温室智能种植需求并且代替传统有线连接方式的最好代替方案。
综上所述，根据植物生长对环境因子的需求，设计了温室植物生长环境参数自动检测系统。它可以在一定范围内自动控制温室植物生长过程中温度，湿度，光照等关键要素，为植物的生长提供合适的环境条件，系统具有如下特点：
（1）界面友好：通过良好的人机交互界面，用户可以根据不同植物生长需求设定不同的环境参数如温度、湿度并通过键盘输入，同时通过显示器显示。
（2）实时准确：通过传感器实时准确地测量现场环境参数，如温度（0~50℃）、湿度（20~90%RH）、光线等。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.2 国内外温室发展现状及分析 1
1.3 课题研究的启发 2
2 系统整体方案设计 3
2.1 系统整体结构设计 3
2.2 系统方案的选择 4
2.3 系统设计原则 5
3 系统硬件设计 5
3.1 硬件整体设计 5
3.2 单片机设计 6
4 系统软件设计 7
4.1 系统总体设计 7
4.2 主机模块 8
4.3 从机模块 21
4.4 无线模块 27
5 软硬件联调 33
5.1 软件仿真 33
5.2 软件下载 35
5.3 软硬件联调 36
结 论 39
致 谢 40
参 考 文 献 41
附录A 主机原理图 42
附录B 从机原理图 43
附录C 实物图 44
附录D 系统程序 45
1 绪论
1.1 研究的背景及意义
随着我国现代科技的快速发展，高新科技的广泛应用也推动着农业技术的高速发展，农民种植不再完全依赖于天气和地理位置，而是使用温室大棚进行种植，通过人工干预，为种植对象提供合适的光照、温度、湿度、空气等条件，这不仅可以生产反季节果蔬，摆脱自然环境的限制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，还可以进行高效、优质的自动化生产，减少了人工重复作业，实现高效密集自动化种植[1~2]。温室种植是农业科技现代化发展的必然趋势，它的提出对于农业的生产也具有重要的意义。
作为农业生产的新技术，温室种植技术不仅给农民带来便利，也对植物生长过程中的环境控制提出了更高标准的要求。本课题为了推广现代化温室种植，对温室内环境因素进行自动控制，使温室作物可以在适宜的条件下生长，并根据不同作物生长的实际情况调节相应的环境设定参数，使植物生长能够不受时间和地理位置的限制，增加了种植的灵活度，给人们带来了极大的便利。因此，温室植物生长环境参数自动检测系统的研究具有深远的意义。
1.2 国内外温室发展现状及分析
多种研究实验表明，影响温室植物生长的关键因素主要包括温度、湿度、光照等。 这些温室环境因素都与温室植物的生长状态密不可分，在作物种植过程中，为了使植物能够按照我们期望的趋势生长，我们可以通过调节温室内的各项环境因子来实现，多年来，国内外专业人士已经在这些方面进行了大量的研究。
在温湿度调控方面，保证温室内温度和湿度都维持在恒定的范围内，这一直是各国在农业研究上的重点。在冬季温室保温保湿方面，国外农业发展较好的国家都已经根据各自国家的不同气候特点制定了对应的温室保温策略。其中北欧国家例如荷兰和英国，由于气候大多寒冷，多采用玻璃作为温室的主要材料，并配备相应加湿加温设备；法国、德国等南欧国家和日本、韩国等亚洲国家多使用塑料作为温室的主要材料，并且使用双层覆盖、保温幕的供暖系统实现保温；中国在借鉴国外现有的经验并结合我国的国情设计了符合我国北方地区实际情况，使用日光温室，不仅具有保温性能好的特点，还减少了投资成本，便于大面积的推广应用[3~4]。
而在人工补光方面，国外温室植物补光系统的发展也具有鲜明的特点，这方面发展走在前沿的国家有美国、荷兰、日本等。早在20世纪60年代，美国就着手研制了专用的植物生长灯，不仅由不同波段的光线组成，而且已经用于对提高番茄和豆类的产量进行相关的研究，目前美国已经开始大力的推广LED植物补光灯进行人工补光；荷兰对温室植物补光的研究大多应用于花卉的种植，并且开发了发光光谱与植物生长所需光谱相符合的植物补光灯，大大提高了花卉类植物的观赏性；日本也开发了新的温室植物补光光源，均能发出具有特定波长的光线，比如半导体激光光源、电照补光灯、发光二极管补光灯等[5]，都能有效的促进温室植物的生长。目前，我国国内温室大都采用的补光光源有日光灯、白炽灯、高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯等，随着半导体科技的迅速发展，LED补光灯以其稳定性高、体积小巧、节能环保、寿命长等优点，正在受到人们越来越多的重视，但因为成本较高，还未能得到大面积推广[6]，不过相信在不久的将来可以大大降低成本实现推广，LED补光大面积应用于植物补光领域是未来农业的必然趋势。
综上所述，通过对国内外温室植物生长环境参数控制技术研究现状的分析，指向了本论文的研究目的，设计一种温室植物生长环境参数自动检测系统，可以在一定范围内自动控制温室植物生长过程中温度、湿度、光照等关键要素，为植物的生长提供合适的环境条件，实现自动化智能调控。
1.3 课题研究的启发
尽管近年来温室种植农业发展迅速，但是需要通过各种传感器采集例如温度、湿度、光照、空气等信息，实现自动化监控。并且传统温室种植检测系统与控制系统之间多采用有线连接，布线复杂，容易造成温室内线材交错、布控不便、维护困难等问题。而无线传输技术被认为是满足温室智能种植需求并且代替传统有线连接方式的最好代替方案。
综上所述，根据植物生长对环境因子的需求，设计了温室植物生长环境参数自动检测系统。它可以在一定范围内自动控制温室植物生长过程中温度，湿度，光照等关键要素，为植物的生长提供合适的环境条件，系统具有如下特点：
（1）界面友好：通过良好的人机交互界面，用户可以根据不同植物生长需求设定不同的环境参数如温度、湿度并通过键盘输入，同时通过显示器显示。
（2）实时准确：通过传感器实时准确地测量现场环境参数，如温度（0~50℃）、湿度（20~90%RH）、光线等。
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